3-2-14 地铁盖挖顺作法施工技术
1 前言
1.1 盖挖法原理
盖挖法施工技术是用连续墙、钻孔桩等做围护结构和中间桩，通过设置盖板，在盖板、围护保护下进行土方开挖和主体结构施工。
盖挖法结构施工有逆作与顺作两种施工方法。逆作法是指按土方开挖顺序从上层开始往下进行结构施工；顺作法是指在土方全部开挖完成后，从底板开始进行结构施工。
1.2 工艺特点
⑴需要有必要的临时路面支撑体系，确保地面交通顺畅。
⑵施工进度较明挖法慢，较暗挖法快。
⑶钢支撑的架设和拆除需要临时起吊系统。
⑷端头部分土方开挖需要垂直运输。
⑸挖土和出土往往是决定工程进度的关键工序。
1.3 适用范围
本方法适用于地面交通繁忙不能中断、且有一定交通疏解条件的地下工程施工。
目前一般采用盖挖顺作法施工。但当工程周边环境复杂，施工受地面、地下建筑物影响大，地表沉降控制要求高；或开挖跨度大，需恢复路面交通，缺乏覆盖结构；可采用盖挖逆作法施工。
2 施工工艺
施工工艺流程见图2-1。
2.1 施工方法和顺序
地铁车站如采用盖挖法施工，为不中断交通，需分幅倒边施作围护结构和临时路面。
土方施工采用“纵向分段、横向分幅分块、竖向分层分部”的方式进行。
地表层土方在临时路面系统施工时明挖施工，其余土方施工通过通道开挖运输。开挖至车站主体基坑后，从一端向另一端按12%左右的纵向坡度放坡开挖。开挖时先从基坑中部纵向放坡掏槽，每次开挖长度一般不超过10m，开挖高度以内支撑分层位置确定。架设好内支撑后再开挖两侧土体，利用两侧预留土体土压力限制围护结构变形。
土方开挖顺序见图2-2。
主体结构采用分段施工，通过合理的施工分段控制结构混凝土的收缩裂缝，提高结构抗渗性能。施工分段首先要满足结构分段施工技术要求和构造要求，同时结合施工能力和合同工期要求确定。
施工节段的划分原则如下：
⑴施工缝设置于两中间柱之间纵梁弯距、剪力最小的地方，即纵向柱跨的1/4～1/3处；
⑵施工节段的划分要与楼层楼梯口、电梯口预留孔洞及侧墙上的人行通道和电力、电缆廊道位置错开；
⑶施工节段的长度一般控制在8～12m，特殊地段除外。
2.2 临时路面结构
临时路面结构的施工根据交通疏解情况分幅倒边施工，承重梁置于围护结构上，视围护结构跨度，一般采用贝雷梁、军用梁、钢梁、混凝土梁等作承重结构，其上按要求施作临时路面。
图2-1 盖挖顺作法工艺流程图
2.3 钢支撑施工
2.3.1 钢支撑设计
基坑内支撑根据开挖深度一般竖向采用三、四层钢支撑体系，临时路面军用梁可以作为围护结构的第一道钢支撑，其它横支撑一般采用钢管，端部及车站与风道的连接处采用斜撑。钢管横撑规格一般采用Φ600～800、δ=12、14、16mm 。钢管横撑与围护桩之间加设组合工字钢腰梁。
钢支撑结构设计采用一个固定端、一个活动端及中间多节不同长度的钢管通过法兰盘连接而成，分节长度根据具体情况确定，同时配备部分长度不同的短节钢管，以适应基坑断面宽度变化及斜撑长度要求。钢管在工厂分节加工，现场拼接。 2.3.2 提升系统施工
钢支撑的架设和拆除通过提升系统完成。可采用在基坑两侧围护桩冠梁上设膨胀螺栓固定角钢牛腿支架，牛腿间距视围护桩间距确定，可采用I30a 作走行轨道，电动葫芦作动力。
提升系统如图2-3所示。
图2-2 土方开挖分部顺序示意图
大样
钢支撑起吊系统示意图
钢支撑起吊系统正面图
图2-3 提升系统示意图
2.3.3 钢支撑架设
钢支撑架设与基坑土方开挖是深基坑施工密不可分的两道关键工序。钢支撑架设极具时限性，钢支撑架设的时间、位置及预应力的大小直接关系到深基坑稳定。当土方竖向开挖至钢支撑位置下50cm 左右时，要及时架设该道钢支撑并按规定施加预应力，使围护结构提前接受支撑反力作用，减少围护结构的变形。
⑴ 土层开挖至支撑架设设计位置后，凿出孔桩的预埋钢板，焊接牛腿，安装围檩。 ⑵ 用电动葫芦垂直起吊安装并固定钢支撑。如图2-4。
⑶ 钢支撑固定完成后，采用两台液压千斤顶在支撑活动端两侧逐级预加力，预加力达到设计支撑轴力的0.85倍时，采用钢楔锁定支撑。
⑷ 端部斜支撑与风道口交汇区的架设安装方法与标准段相同，但必须在围护桩预埋钢板上焊好端面与斜支撑轴线垂直的三角钢板撑座，并保证其强度可靠。如图2-5。
2.3.4 钢支撑拆除
⑴ 为防止车站结构开裂，在对应板层结构混凝土达到设计强度后才能拆除钢支撑。
⑵ 钢支撑拆除时，用链条葫芦将钢支撑吊起，在活动端设250t 千斤顶，施加轴力至钢楔块松动，取出钢楔块，逐级卸载至取完钢楔，再吊下支撑。要避免预加应力瞬间释放而导致结构局部变形、开裂和发生安全事故。钢支撑分节拆除后转运至指定位置。
⑶ 在钢支撑拆除过程中，需对围护结构进行严密的监控量测，出现异常，及时处理。
2.4 土方开挖及运输
2.4.1 明挖层土方施工
图2-4 钢支撑固定示意图
图2-5 斜撑固定示意图
第一层土方在临时路面施工时明挖施工，采用机械一次开挖。第一层土方的竖向高度一般为2m 左右。随车站临时路面系统的便梁施工，纵向分幅开挖。
2.4.2 盖挖土方施工
⑴开挖方法
一般利用两端风道作运输坡道，小型机械开挖，小型运输车辆装车外运土方。
有作业条件时采用挖掘机放坡开挖，直接装车运输；放坡不能开挖部分采用机械台阶后退法开挖，汽车外运；端头剩余部分采用小型机械开挖，人工配合，垂直起吊，再装车外运。
随开挖拆除孔桩临时护壁，喷射混凝土填充桩间空隙，并及时架设钢支撑。
⑵临时道路
为向车站内进料出碴，在两侧分别设置一条运输坡道，坡道纵坡根据现场条件一般为8～12%，设单侧排水沟。由于坡道使用时间较长，并且为盖挖施工生命线，道路需进行硬化处理。
⑶放坡开挖段施工
施工时从两端引入临时施工便道至开挖层底部。然后用小型机械将土方挖除，作为会车场地和支撑临时存放场所。再从两端向中部掏槽开挖至钢支撑高度，然后利用大型挖掘机开挖两侧土方至分层底部，架设钢管支撑，再挖除两侧预留土体，如此层层循环至基底。
⑷台阶法开挖段施工
不能放坡开挖部分采用台阶法施工，由一端向另一端分台阶后退法施工，并随开挖进度分别架设钢支撑。开挖时采用机械传递的方式将下台阶的土方传递到上台阶的顶部，运输车辆在上台阶装车。
⑸端头垂直提升段土方施工
端头不能直接用机械开挖外运的土方采用小型挖掘机配合人工挖装到提升斗内，垂直提升转运。
2.5 主体结构施工
2.5.1 模板及支撑体系
车站侧墙、中板层和顶板结构施工一般采用满堂脚手架支模浇筑混凝土。
车站的中间立柱采用定型钢模，板墙腋角采用特制异形钢模，各层侧墙模型采用组合钢模型，用可调式支撑体系调节模板的大面平整度及垂直度，以保证结构的位置正确和外观质量。模型及支撑体系均进行强度及变形检算，并根据检算结果预留适当的变形量。
挡头模板采用木模，根据施工缝、变形缝所采用的止水材料进行设置，并注意保证其稳固、可靠、不变形、不漏浆。
选择亲水性的脱模剂，不使用油性脱模剂，以保证建筑装修与结构混凝土间的粘结能力。
侧墙模板使用混凝土短撑加固，不采用穿墙螺栓，以提高侧墙混凝土的抗渗性能。因为穿墙拉杆紧固于模板上，混凝土浇筑过程中，下部混凝土已处于初凝及终凝状态，上部混凝土振捣使穿墙拉杆产生震动，易在结构混凝土中产生微小裂隙，造成混凝土墙面局部渗漏，渗漏处理难度大。
为防止墙体混凝土在浇捣过程中产生“爬模”现象，采用紧线器连接模板与底层板上的预留钢筋，使之产生垂直向下的分力，有效地杜绝“爬模”产生。
预埋件和预留孔按放线座标，精确固定在模板上，并采用钢筋固定等措施将预埋件和孔洞模板加固牢固，确保位置准确。
